一种苏丹红光催化降解的方法

本发明涉及一种苏丹红光催化降解的方法，属于有害物降解。

背景技术：

1、苏丹红(sudan)，又名油溶红，溶剂红，是一种人工合成的亲脂性偶氮化合物，苏丹红ⅱ、ⅲ、ⅳ号均为苏丹红ⅰ号(sudan i，简称sd i，又名1-苯基偶氮-2-萘酚)的衍生物。苏丹红系列染料一般不溶于水，易溶于有机溶剂，常用于溶解剂、汽油、机油、鞋油和汽车蜡等工业产品以及生化毒理学研究中的细胞着色之用，还可以用于焰火礼花的着色。它们都是工业染料。家用的红色地板蜡或红色鞋油通常含有sd i。sd i及其代谢产物可与动物dna生成加合物，是一种潜在的致癌物质，它们可引起膀胱、脾脏、肝脏等器脏肿瘤，因此，国际癌症机构将sd i、ⅱ、ⅲ均列为三类致癌物质，即对动物可能致癌。另外，苏丹红对皮肤也具有致过敏毒性，可引起人体皮炎。苏丹红系列染料使用过程中，必然有相当数量被排入污水处理系统或直接排入自然环境中，这不仅影响水质，还可能通过食物链影响生物与人类的健康。

2、目前，苏丹红的降解方法主要有光催化降解法、微生物降解法、电化学处理技术等。苏丹红具有水不溶性，传统的微生物处理技术在处理苏丹红时有一定的局限性，会产生中间产物苯胺，仍具有毒性，对环境有危害，对水体可造成污染。电化学处理成本高，实际应用较为困难。目前，光催化处理的废水所用材料大都采用纳米tio2，只能利用紫外光，光能利用率较低，且往往都是处理水溶性废水。苏丹红不溶解于水，在一定条件下，苏丹红类废水易形成沉淀难以被其它生物利用，从而产生毒害作用。一般实验条件下，往往采取nacl的无水乙醇作为模拟废水，或乙腈作为溶剂，将sdⅰ乙腈溶液与蒸馏水混合，得到sdⅰ水溶液；还有些直接采用超声波处理形成悬浮颗粒，经过滤后进行催化降解。这些方法，在试验条件下容易实现，但在实际中无法有效应用，成本高。有效解决苏丹红在水体系中的溶解性难题，才能有利于光催化降解。

3、烷基糖苷(apg)属于非离子型表面活性剂，同时包含亲水性的糖类结构及疏水性的烷基脂肪链。由于apg合成原料分别为糖类和脂肪醇，因而成为世界公认的新一代绿色表面活性剂，无毒、无刺激性，且生物降解彻底，降解产物为co2、水和无机元素，环境友好。apg被广泛应用于制药、洗涤剂、食品、化妆品行业，此外，在催化、吸附、纳米科技、分离分析、生物技术、农业及环境治理等领域具有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种绿色环保的苏丹红光催化降解的方法。

2、技术方案：本发明的苏丹红光催化降解的方法，包括以下步骤：向含有苏丹红的水悬液中加入糖苷类化合物，水浴加热，得到苏丹红的水溶液；加入光催化材料ag@ag2o/agcl，于黑暗中搅拌至悬浮液吸附-解吸平衡，再将悬浮液放置太阳光下进行照射，照射过程中持续搅拌直至苏丹红被全部降解。

3、其中，所述糖苷类化合物包括apg或aeg。

4、其中，所述加入的糖苷类化合物原液体积为6～7ml。

5、其中，还包括苏丹红水悬液的制备方法，具体为：将苏丹红加入水中，经超声处理，得到苏丹红的水悬液。

6、其中，所述苏丹红包括苏丹红ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ号中的一种或多种。

7、其中，水、苏丹红和糖苷类化合物的固液比为0.8～1l:0.008～0.012g:6～7ml。

8、其中，所述水浴加热的条件为80～100℃，时间为25～35min。

9、其中，所述光催化材料ag@ag2o/agcl的制备包括以下步骤：向海藻酸钠中加入十六烷基三甲基溴化铵，超声分散；加入高比表面积氧化石墨烯(go，)，超声分散；在搅拌条件下滴加agno3溶液；在搅拌条件下滴加ca(no3)2溶液、nacl溶液和koh溶液，静置，取小颗粒沉淀物加入去离子水，在搅拌条件下置于氙灯光源下照射，去离子水洗涤，离心，真空冷冻干燥，即得光催化材料ag@ag2o/agcl。

10、其中，所述海藻酸钠溶液、十六烷基三甲基溴化铵溶液和氧化石墨烯的体积比为6～8：1：1～3；所述海藻酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和氧化石墨烯的浓度分别为4g/l、10g/l和2g/l。

11、其中，所述agno3、ca(no3)2、nacl和koh溶液的体积比为2～3：10：1～2：6；所述agno3、ca(no3)2、nacl和koh溶液的浓度分别为50g/l、30g/l、10g/l和10g/l。

12、其中，所述加入光催化材料ag@ag2o/agcl后还包括调节ph的步骤，将ph调节到3.0～5.0。

13、其中，所述黑暗中搅拌的条件为控制温度在30～50℃。

14、其中，所述将悬浮液放置太阳光下进行照射，选择晴天中太阳辐射能量变化最小的时段，即每天11:00-13:00之间。

15、光催化材料降解的机理为：在可见光照射下，ag2o和agcl被激发，产生相应的光生空穴h+和光生电子e-分别位于其价带和导带中。其中光生电子由于spr效应，被ag捕获，并转移至材料表面，然后被溶液中的o2捕获，形成活性氧基团·o2－，进而分解sd i,并抑制光生载流子的复合。处于价带的空穴会与材料外部的h2o和oh－发生反应，生成·oh，这些活性基团(h+、·o2－、·oh)具有强氧化性，使得复合材料的光催化性能增强。另外，agcl粒子表面的空穴h+，还可以与cl-作用生成cl0，cl0氧化能力较强，可以快速氧化吸附在催化剂表面的sdi分子，与此同时cl0被重新还原成了cl-，从而有效的保证了该催化体系的稳定性。该光催化材料中go的加入能有效捕获ag纳米粒子表面的e-，抑制光生电子和空穴的复合，提高电荷分离效率，促使复合材料光催化性能的提高。

16、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下突出的显著优点：本发明的苏丹红光催化降解的方法，通过加入少量糖苷类化合物(apg或aeg)为分散剂和助溶剂经高温溶解制备苏丹红水溶液，所用apg或aeg具有完全的生物降解性，安全环保、价格便宜，不会产生毒害物质；得到的苏丹红水溶液利用太阳光资源进行光催化降解，工艺简单、无需苛刻条件、反应条件温、节能降耗；所利用的光催化材料ag@ag2o/agcl制备方法简单，吸附能力强，减少单一的吸附作用，集吸附和光催化于一体，最终可将苏丹红降解，有效解决了脂溶性染料不溶于水及降解过程中产生毒害物质的问题，应用范围更广。

技术特征：

1.一种苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，包括以下步骤：向含有苏丹红的水悬液中加入糖苷类化合物，水浴加热，得到苏丹红水溶液；加入光催化材料ag@ag2o/agcl，于黑暗中搅拌至悬浮液吸附-解吸平衡，再将悬浮液放置太阳光下进行照射，照射过程中持续搅拌直至苏丹红被全部降解。

2.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述糖苷类化合物包括烷基糖苷或醇醚糖苷。

3.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述苏丹红包括苏丹红ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ号中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述水浴加热的条件为80～100℃，时间为25～35min。

5.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述光催化材料ag@ag2o/agcl的制备包括以下步骤：向海藻酸钠溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵溶液，超声分散，加入氧化石墨烯，超声分散；在搅拌条件下滴加agno3溶液；在搅拌条件下滴加ca(no3)2溶液、nacl溶液和koh溶液，静置，取小颗粒沉淀物加入去离子水，在搅拌条件下置于氙灯光源下照射，去离子水洗涤，离心，真空冷冻干燥，即得光催化材料ag@ag2o/agcl。

6.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液、十六烷基三甲基溴化铵溶液和氧化石墨烯的体积比为6～8：1：1～3；所述海藻酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和氧化石墨烯的浓度分别为4g/l、10g/l和2g/l。

7.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述agno3、ca(no3)2、nacl和koh溶液的体积比为2～3：10：1～2：6；所述agno3、ca(no3)2、nacl和koh溶液的浓度分别为50g/l、30g/l、10g/l和10g/l。

8.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述加入光催化材料ag@ag2o/agcl后还包括调节ph的步骤，将ph调节到3.0～5.0。

9.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述黑暗中搅拌的条件为控制温度在30～50℃。

10.根据权利要求1所述的苏丹红光催化降解的方法，其特征在于，所述将悬浮液放置太阳光下进行照射，选择晴天中太阳辐射能量变化最小的时段，即每天11:00-13:00之间。

技术总结本发明公开了一种苏丹红光催化降解的方法，所述方法包括以下步骤：向含有苏丹红的水悬液中加入糖苷类化合物，超声处理后，水浴加热，得到苏丹红水溶液；加入光催化材料Ag@Ag<subgt;2</subgt;O/AgCl，于黑暗中搅拌至悬浮液吸附‑解吸平衡，再将悬浮液放置太阳光下进行照射，照射过程中持续搅拌直至苏丹红被全部降解。本发明通过加入糖苷类化合物制备苏丹红水溶液，所用糖苷类化合物具有完全的生物降解性，安全环保，不会产生毒害物质；得到的苏丹红水溶液利用太阳光资源进行光催化降解，工艺简单、反应条件温、节能降耗；所利用的光催化材料制备方法简单，集吸附和光催化于一体，最终可将苏丹红完全降解，有效解决了脂溶性染料不溶于水及降解过程中产生毒害物质的问题，应用范围更广。技术研发人员：高大响,杨鹤同受保护的技术使用者：江苏农林职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/7/11